Les planchers porteurs bois
Partie IV : Les charges - Les questions indispensables - Les conseils de mise en œuvre
Les charges
1. Les différents types de charges
- Les charges d'exploitation : charges liées à l'utilisation proprement dite du plancher.
Il a été déterminé de manière conventionnelle que 20% de ces charges correspondent au mobilier et sont donc des charges permanentes.
Les 80% restant représentent la circulation des personnes et sont donc des charges temporaires.
- Les charges additionnelles : en général charges permanentes de structure ou de revêtement.
- Les charges concentrées : charges exceptionnelles sur une petite surface (un pied de piano, un meuble d'aquarium ou de bibliothèque, etc.)
Cette notion de charge concentrée est prise en compte dans le calcul d'un plancher pour une valeur de 200 kg appliqués sur une surface ronde de diamètre 25 mm.
- Les charges roulantes : le plus souvent concentrées sous la forme de petites roues, elles sont extrêmement pénalisantes en provoquant une déformation qui se déplace en induisant des efforts de cisaillement importants dans les panneaux constituant le plancher.
Le plus souvent, deux couches de panneaux en pose décalée (dans les deux sens) sont nécessaires pour répondre au besoin.
La présence de charges roulantes impose toujours une étude spécifique du plancher.
2. Calcul des charges à prendre en compte
Le mécanisme de fonctionnement d'une structure plancher est le suivant :
La dalle de plancher supporte les charges d'exploitations permanentes et temporaires, ainsi que les revêtements de sol.
Les charges d'exploitation les plus courantes sont :
Logements y compris combles aménageables = 150 kg/m².
Escaliers, halls d'entrée, greniers et bureaux = 250 kg/m².
Balcons = 350 Kg/m².
Le poids des revêtements de sol est variable selon leur nature, de quelques centaines de grammes pour des PVC à quelques kg/m² pour des revêtements stratifiés.
En cas d'incertitude, il est prudent de prévoir 10 kg/m² qui représentent environ le poids d'un revêtement de sol stratifié de 12 mm d'épaisseur.
Les textes précisent que la pose de carrelage n'est pas permise sur planchers en panneaux dérivés du bois.
Toutefois il est possible de le faire en respectant certaines règles (voir « Pose de carrelage sur panneaux dérivés du bois »).
Les lambourdes supportent la dalle de plancher ainsi que les charges supportées par celle-ci et, le cas échéant, les cloisons et les divers éléments d'isolation thermique et phonique.
Les solives supportent les lambourdes ainsi que les charges supportées par celles-ci et, le cas échéant, les éléments constituant le plafond, ainsi qu’éventuellement des éléments d'isolation thermique et phonique.
Les poutres porteuses supportent l'ensemble des éléments de structure ci-dessus.
Une poutre située en milieu d'une pièce supporte la totalité des charges de sa bande de chargement, équivalente à la moitié de la largeur de cette pièce.
Les charges totales au mètre linéaire d'une poutre sont le produit des charges au m² (permanentes et temporaires) et de l'entraxe (réel ou fictif) des poutres.
Exemple : Les charges totales permanentes supportées par la poutre sont de 100 kg/m² permanentes et 120 kg/m² temporaires.
La distance entre axes de deux poutres est de 2m80.
La charge au mètre linéaire est égale à respectivement 100 x 2,8 = 280 Kg/ml et 120 x 2,8 = 336 kg/ml.
Si cette poutre est située en extrémité de travée, ces charges sont à diviser par deux, soit respectivement 140 et 168 kg/ml.
Le plus souvent, pour des raisons esthétiques, la même hauteur de poutre est conservée, mais il est alors possible d'en réduire l'épaisseur, sans toutefois dépasser un rapport de 1 à 5 entre l'épaisseur et la hauteur pour éviter les déformations dans le plan.
Les questions indispensables avant la réalisation d’un plancher
1. Dans tous les cas
- Quelle est la destination du plancher ? (Détermination des charges d'exploitations permanentes et temporaires)
- Le plancher supportera-t-il un plafond et de quel type ? (En cas d'incertitude il est plus prudent de le prévoir)
- Quel niveau d'isolation acoustique doit-on prévoir ? (Bruits aériens, bruits de chocs, plancher simple ou plancher sandwich double)
- Le plancher supportera-t-il des cloisons et de quel type ? (Détermination des charges et positionnement éventuel d'entretoises supplémentaires)
- Quel type de revêtement de sol est à prévoir ? (Détermination des charges, choix du type du support, collage des assemblages, barrage à la migration de la vapeur d'eau. En cas d'incertitude il est conseillé d'employer des panneaux en classe de risque 2 et de coller les assemblages afin de permettre le plus grand nombre de possibilités ultérieures.
- Quel est le type de plancher souhaité, lames de bois massif ou panneaux dérivés du bois ?
- Quels types et formats de panneaux sont à prévoir ? (Détermination des charges, éléments de détermination de l'entraxe de pose des solives ou lambourdes supports).
- Détermination de l'emplacement éventuel d'un escalier et de sa trémie.
2. Plancher neuf
- Quel est l'environnement général du chantier ?
- Quelles sont les conditions de mise en œuvre ? (Construction neuve à base de béton, construction bois, plancher plate-forme, risque d'exposition aux intempéries. Réhabilitation d'une construction ancienne, fixations des poutres et solives, humidité ambiante)
3. Rénovation
- Détermination de la capacité porteuse du plancher existant. De ce diagnostic dépendra le choix de conserver les éléments actuels, de les renforcer ou de les remplacer.
L'évolution du mode de vie, la destination du plancher au moment où il a été construit et sa nouvelle destination impliquera des modifications de charges donc des modifications structurelles qui peuvent être importantes.
4. Aménagement de combles
- Détermination de la capacité porteuse du plancher existant. De ce diagnostic dépendra le choix de conserver les éléments actuels ou de les renforcer.
Les combles dits aménageables ne le sont pas toujours en l'état, ils peuvent être aménageables mais pas habitables.
Le plus souvent, il s'agit de combles dont la charpente est constituée de fermettes posées avec un entraxe de 600, voire de 900 mm.
Deux grands types de fermettes : en "A" et en "W".
- Les fermettes en "A" sont en principe prévues pour être aménageables ou habitables, selon les exigences du client au moment de la mise en œuvre. Elles peuvent être utilisées telles quelles ou peuvent nécessiter un renforcement.
Avant d'engager des travaux, il convient de vérifier si le calcul en flexion des entraits de fermettes, théoriquement destinés à porter le plancher, tient bien compte de tous les éléments prévus pour constituer le plancher d'habitation souhaité.
- Les fermettes en "W" ne sont pas prévues pour être aménagées. Elles doivent obligatoirement être modifiées pour une destination de pièces habitables. Une étude préalable de dimensionnement par un professionnel est obligatoire. La modification consiste à renforcer les entraits e fermettes, poser un entrait haut (faux entrait ou entrait retroussé), poser des jambes de force, renforcer les arbalétriers dans leur partie comprise entre la jambe de force et l'entrait haut. Ces disposition étant prises, les "W" peuvent être supprimés.
Conseils de mise en œuvre
1. Création d'un plancher bois dans une construction neuve en maçonnerie
La poutraison principale peut être en béton armé ou en lamellé-collé.
Au préalable, le choix du mode de pose du plancher a été fait : directement sur les solives, ce qui implique la détermination précise des entraxes de pose et une grande rigueur de précision dans la mise en œuvre ou, sur lambourdes rapportées.
Le solivage est fixé à la poutraison principale et aux murs périphériques.
- Fixation par scellement : même dans le cas de murs secs et saints, il est conseillé de protéger les extrémités de solives par un produit de traitement à base de goudron ou de les protéger par du feutre bitumé. Les extrémités de solives sont encastrées de 50 mm au minimum. Après un calage minutieux des solives et une mise à niveau dans les deux sens, les scellements sont effectués au ciment.
- Fixation par étriers de charpente : après avoir tracé avec précision les traits de niveaux nécessaires, les étriers prévus pour l'épaisseur des solives sont fixés à l'aide de 2 ou 4 fixations, par des systèmes appropriés au type de mur, plein ou creux.
- Fixation sur muralière : la muralière est une pièce de bois de section suffisante pour recevoir les fixations par tire-fond des étriers de charpente si les solives sont fixées sur son flanc et de 50 mm au minimum si les solives reposent dessus.
La muralière peut reposer sur des appuis scellés dans le mur, sur une corniche de maçonnerie ou fixée mécaniquement sur le mur.
Il est conseillé de protéger la face du bois exposée au mur par un produit de traitement à base de goudron ou d'agrafer un feutre bitumé.
Le calcul des fixations de la muralière est important, car cette pièce de bois supporte l'ensemble du plancher. Il convient donc de calculer les charges totales de la surface du plancher y compris les charges d'exploitation et de les diviser par la charge admissible en cisaillement d'une fixation pour en déterminer le nombre minimum.
Les valeurs de contraintes admissibles sont généralement communiquées par les fabricants de fixations en fonction du type de matériau et de l'épaisseur de la pièce à fixer.
Quelques exemples de fixations de solives dans une construction béton :
1. Fixation par scellement
2. Fixation sur étriers métalliques
3. Fixation sur muralière fixée au mur
4. Fixation sur muralière posée sur corniche ou sur corbeaux métalliques
2. Plancher bois dans une construction bois
Il peut être de type plate-forme ou sur muralière fixée à l'ossature porteuse verticale.
Plancher de type plate-forme
Il est fixé sur les lisses hautes des murs périphériques de la construction et est le plus souvent considéré comme un diaphragme horizontal de contreventement.
La lisse haute est doublée, afin d'autoriser un décalage de pose des solives par rapport aux montants verticaux, ce qui permet de régler l'entraxe des solives par rapport à la longueur utile des dalles de plancher, dont les petites rives doivent être supportées.
Les extrémités des travées de solives sont fermées par un cours de solives sur lequel est fixée la rive longitudinale des dalles de plancher.
Les murs d'étage sont posés et fixés sur le plancher.
Il convient donc de respecter deux règles essentielles :
- Les murs d'étage étant fixés sur le plancher, les jeux de dilatations doivent être reportés sur la surface du platelage qui doit être divisé en autant de zones de fractionnement que nécessaire.
- Protéger efficacement l'ouvrage des intempéries, en attendant la mise hors d'eau de la construction.
Ci-dessous : Plancher de type plate-forme dans une construction à structure bois
On remarque la paroi supérieure qui repose directement sur le plancher, ce qui nécessite de répartir les jeux de dilatation sur la surface du plancher qui doit être morcelé en autant de zones de fractionnement que nécessaire.
Le cours de solives placé à chaque extrémité ferme les travées et permet la fixation de la rive longue des panneaux en assurant une bonne transmission des efforts horizontaux à la structure verticale.
Plancher sur muralière, fixée sur l'ossature porteuse verticale
La muralière, de section suffisante pour recevoir les fixations des solives, est fixée sur les montants verticaux de l'ossature.
Ci-dessous : Plancher fixé sur muralière intégrée à l'ossature, dans une construction à structure bois
On remarque les entailles en tête des montants verticaux, pour recevoir la muralière. La lisse haute de la paroi inférieure vient coiffer l'ensemble. La paroi supérieure est posée directement sur la lisse haute de la paroi inférieure. Les solives sont fixées avec des étriers métalliques sur la muralière. Un jeu de 10 mm est ménagé entre les dalles de plancher et la lisse.
